催化劑是改善火炸藥熱分解特性和燃爆性能的主要手段,而納米催化劑的催化活性和選擇性較傳統(tǒng)催化劑有很大優(yōu)勢,納米金屬催化劑作為固體推進劑的重要組成部分,使得固體推進劑的熱分解特性和燃爆性能均有明顯改變。HMX是一種爆轟性能非常好的單質炸藥,被廣泛應用在固體推進劑、發(fā)射藥以及混合炸藥中,而鋁粉作為推進劑主要成分之一,其含量、粒度等物理因素對HMX的熱分解特性和燃爆性能有直接影響,因此用納米鋁粉代替微米鋁粉有著非常好的應用前景。本文首先對HMX進行研究,從熱分解動力學和熱安全性兩個方面對HMX進行了深入的探討;然后通過對比微米鋁粉和納米鋁粉對HMX熱分解動力學的影響,著重研究了納米鋁粉對HMX熱分解動力學的影響。通過對HMX和HMX+Al樣品的非等溫TG-DSC分析,發(fā)現(xiàn)HMX是一種典型的“熔融分解”型物質,分解和熔融同時進行,相態(tài)變化引起反應加速,導致HMX的自加熱和自催化非常明顯。微米鋁粉對HMX熱分解的影響微乎其微,而納米鋁粉對HMX的熱分解有較好的催化作用;當納米鋁粉質量分數為40%時,催化效果最佳。從4方面分析了納米鋁粉催化HMX的熱分解機理。采用Popescu法推斷出HMX和HMX+40%Al樣品的熱分解機理函數、熱分解反應機理、函數積分形式和微分形式以及放熱分解反應的動力學方程�？疾靗nA和E之間的動力學補償效應,發(fā)現(xiàn)HMX和HMX+40%Al樣品在不同條件(升溫速率不同)和不同方法求得的lnA和E有非常好的動力學補償效應。計算了HMX與HMX+40%Al樣品的熱爆炸臨界溫度Tb和自加速分解溫度TSADT的值,HMX+40%Al樣品的熱爆炸臨界溫度Tb和自加速分解溫度TSADT較HMX都有所降低;計算了HMX與HMX+40%Al樣品的熱力學參數活化熵ΔS≠,活化焓ΔH≠和活化自由能ΔG≠的值,HMX+40%Al樣品的熱力學參數活化熵ΔS≠、活化焓ΔH≠較HMX都有所降低,而活化自由能ΔG≠沒有明顯變化。
【學位單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TQ560.1
【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 引言
    1.1 奧克托今性質
        1.1.1 物理性質
        1.1.2 化學性質
        1.1.3 熱穩(wěn)定性
    1.2 納米材料
        1.2.1 基本性質
        1.2.2 納米材料的基本效應
        1.2.3 納米材料對固體推進應用
        1.2.4 納米金屬粉單質在火炸藥中應用
    1.3 熱分析技術在含能材料領域中的應用和發(fā)展
        1.3.1 熱重法
        1.3.2 差熱分析法
        1.3.3 差示掃描量熱法
    1.4 HMX的熱分解反應機理
    1.5 研究背景、主要內容
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究內容
2 HMX非等溫動力學研究
    2.1 HMX非等溫DSC實驗
        2.1.1 實驗材料及實驗條件
        2.1.2 實驗結果與數據分析
    2.2 HMX非等溫TG實驗
        2.2.1實驗材料及實驗條件
        2.2.2 實驗結果與數據分析
        2.2.3 反應機理函數的推斷
    2.3 動力學補償效應
    2.4 熱爆炸臨界溫度和自加速分解溫度
    2.5 活化熵ΔS~≠， 活化焓ΔH~≠，活化自由能ΔG~≠
    2.6 本章小結
3 納米鋁粉對HMX非等溫動力學研究
    3.1 鋁粉對HMX非等溫DSC實驗
        3.1.1 實驗材料及實驗條件
        3.1.2 實驗結果與分析
    3.2 納米鋁粉與HMX最佳配比確定
        3.2.1 實驗材料及實驗條件
        3.2.2 實驗結果與分析
    3.3 納米鋁粉對HMX非等溫DSC實驗
        3.3.1 實驗材料及實驗條件
        3.3.2 實驗結果與分析
    3.4 納米鋁粉對HMX非等溫TG實驗
        3.4.1 實驗材料及實驗條件
        3.4.2 實驗結果與分析
        3.4.3 反應機理函數的推斷
    3.5 動力學補償效應
    3.6 熱爆炸臨界溫度和自加速分解溫度
    3.7 活化熵ΔS~≠，活化焓ΔH~≠，活化自由能ΔG~≠
    3.8 納米鋁粉催化HMX的熱分解機理
    3.9 本章小結
4 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文情況
致謝

【相似文獻】

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本文編號：2837505